Μαθηματικά Θέματα
Περιεχόμενα

Η Γέννηση της Επιστημονικής Σκέψης.
[Ο τίτλος είναι δικός μου]
Σύμφωνα με την παράδοση, το έτος 450 π.Χ ένας άνδρας επιβιβάστηκε σε πλοίο που ταξίδευε από τη Μίλητο στα Άβδηρα (εικόνα 1.1). Ήταν ένα θεμελιώδες ταξίδι στην ιστορία της γνώσης. Ο άνδρας πιθανότατα διέφυγε από πολιτικές ανατροπές στη Μίλητο, όπου βρισκόταν σε εξέλιξη μια βίαιη ανάκτηση της εξουσίας από την αριστοκρατία.
Η Μίλητος ήταν μια πλούσια και ακμάζουσα ελληνική πόλη, ίσως η κυριότερη πόλη του ελληνικού κόσμου πριν από τη χρυσή εποχή της Αθήνας και της Σπάρτης. Την περίοδο εκείνη ήταν ένα πολύ δραστήριο εμπορικό κέντρο και κυριαρχούσε σε ένα δίκτυο από σχεδόν εκατό αποικίες και εμπορικούς σταθμούς που απλώνονταν από τη Μαύρη Θάλασσα ως την Αίγυπτο. Καραβάνια έφταναν στη Μίλητο από την Μεσοποταμία και πλοία από τη μέση της Μεσογείου, κι έτσι κυκλοφορούσαν ιδέες. Κατά τον προηγούμενο αιώνα είχε γίνει στη Μίλητο θεμελιώδης επανάσταση της σκέψης για την ανθρωπότητα. Μια ομάδα από στοχαστές είχαν θεμελιώσει έναν άλλο τρόπο υποβολής ερωτήσεων για τον κόσμο και αναζήτησης απαντήσεων.
Ο μεγαλύτερος από αυτούς ήταν ο Αναξίμανδρος.

Πάντα, ή τουλάχιστον από τότε που η ανθρωπότητα είχε αφήσει γραπτά κείμενα που έφτασαν μέχρι εμάς, οι άνθρωποι αναρωτιόντουσαν πώς γεννήθηκε ο κόσμος, από τι ήταν φτιαγμένος, πώς ήταν διατεταγμένος, γιατί εμφανίστηκαν φυσικά φαινόμενα. Για χιλιετίες, έδιναν ο ένας στον άλλο απαντήσεις που έμοιαζαν όλες: απαντήσεις που αναφέρονταν σε περίπλοκες ιστορίες πνευμάτων, θεών, φανταστικών και μυθολογικών ζώων και άλλα παρόμοια. Από σφηνοειδείς πινακίδες μέχρι αρχαία κινέζικα κείμενα, από ιερογλυφικά γραπτά στις πυραμίδες μέχρι τους μύθους των Σιού, από τα πιο αρχαία ινδικά κείμενα έως τη Βίβλο, από αφρικανικές ιστορίες έως εκείνες των Αβοριγίνων της Αυστραλίας, όλα είναι μια πολύχρωμη -αλλά τελικά βαρετή- ροή Φιδάκια Φτερωτά ή Μεγάλες Αγελάδες, οργισμένοι, καβγατζήδες ή ευγενικοί θεοί, που δημιουργούν τον κόσμο φυσώντας πάνω από την άβυσσο, λέγοντας γεννηθήτω ή βγαίνοντας από ένα πέτρινο αυγό.
Στη συνέχεια, στη Μίλητο, στις αρχές του 6ου αιώνα π.Χ., ο Θαλής, ο μαθητής του Αναξίμανδρος, ο Εκαταίος και η σχολή τους ανακαλύπτουν έναν άλλο τρόπο να αναζητήσουν απαντήσεις. Έναν τρόπο που δεν αναφέρεται σε μύθους, πνεύματα και θεούς, αλλά αναζητά απαντήσεις στην ίδια τη φύση των πραγμάτων. Αυτή η τεράστια επανάσταση της σκέψης εγκαινιάζει έναν νέο τρόπο γνώσης και σηματοδοτεί την αυγή της επιστημονικής σκέψης.
Οι Μιλήσιοι κατανοούν ότι χρησιμοποιώντας προσεκτικά την παρατήρηση και τη λογική, αποφεύγοντας να αναζητούμε απαντήσεις στη φαντασία, στους αρχαίους μύθους και στη θρησκεία, και κυρίως χρησιμοποιώντας προσεκτικά την κριτική σκέψη, μπορούμε να διορθώσουμε επανειλημμένα την άποψή μας για τον κόσμο, ανακαλύπτοντας πτυχές της πραγματικότητας που παραμένουν αόρατες σε ένα κοινό βλέμμα και μαθαίνοντας νέα πράγματα. Ίσως η αποφασιστική ανακάλυψη είναι αυτή ενός νέου στυλ σκέψης, όπου ο μαθητής δεν είναι πλέον υποχρεωμένος να σέβεται και να μοιράζεται τις ιδέες του Δασκάλου, αλλά μπορεί να βασιστεί σε αυτές τις ιδέες χωρίς να διστάσει να απορρίψει και να επικρίνει τα μέρη που πιστεύει ότι μπορούν να βελτιωθούν.
Αυτός ο τρίτος δρόμος, ισορροπημένος μεταξύ της προσκόλλησης σε ένα σχολείο και της αντίθεσης σε αυτό, είναι ο θεμέλιος λίθος που ανοίγει την τεράστια ανάπτυξη της φιλοσοφικής και επιστημονικής σκέψης που ακολουθεί: από αυτή τη στιγμή η γνώση αρχίζει να μεγαλώνει ιλιγγιωδώς, τροφοδοτώντας τη γνώση του παρελθόντος αλλά και της δυνατότητας κριτικής, άρα και βελτίωσης αυτής της ίδιας γνώσης.
Η εκθαμβωτική αρχή του ιστορικού βιβλίου του Εκαταίου αιχμαλωτίζει την καρδιά της κριτικής σκέψης, συμπεριλαμβανομένης της επίγνωσης του λάθους κάποιου: «Γράφω πράγματα που μου φαίνονται αληθινά. γιατί οι ιστορίες των Ελλήνων μου φαίνονται γεμάτες αντιφάσεις και γελοίες». Ο θρύλος λέει ότι ο Ηρακλής κατεβαίνει στον Άδη από το ακρωτήριο Ταίναρο: Ο Εκαταίος επισκέπτεται το ακρωτήριο Ταίναρο, επαληθεύει ότι δεν υπάρχει υπόγειος δρόμος και δεν υπάρχει είσοδος στον Άδη εκεί και επομένως κρίνει ότι ο θρύλος είναι ψευδής. Αυτή είναι η αυγή μιας νέας εποχής.
Η αποτελεσματικότητα αυτής της νέας προσέγγισης στη γνώση είναι γρήγορη και εντυπωσιακή. Μέσα σε λίγα χρόνια, ο Αναξίμανδρος κατάλαβε ότι η Γη επιπλέει στον ουρανό και ο ουρανός συνεχίζεται ακόμη και κάτω από τη Γη, ότι το νερό της βροχής προέρχεται από την εξάτμιση του χερσαίου νερού, ότι η ποικιλία των ουσιών στον κόσμο πρέπει να μπορεί να κατανοηθεί ως ένα ενιαίο, ενιαίο και απλό συστατικό, που βαφτίζει απείρων (απείρων), το αδιευκρίνιστο, ότι τα ζώα και τα φυτά εξελίσσονται και προσαρμόζονται σε μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα, που πρέπει να έχει ο άνθρωπος εξελίχθηκε από άλλα ζώα και σταδιακά, θέτοντας τα θεμέλια μιας γραμματικής κατανόησης του κόσμου που εξακολουθεί να είναι δικός μας.
Βρίσκεται στο σημείο διασταύρωσης μεταξύ του εκκολαπτόμενου ελληνικού πολιτισμού και των αρχαίων αυτοκρατοριών της Μεσοποταμίας και της Αιγύπτου, που τρέφονται από τις γνώσεις τους, αλλά βυθισμένος στην τυπικά ελληνική ελευθερία και πολιτική ρευστότητα, σε έναν κοινωνικό χώρο όπου δεν υπάρχουν αυτοκρατορικά ανάκτορα, δεν υπάρχουν ισχυρές ιερατικές κάστες, στις οποίες μεμονωμένοι πολίτες συζητούν το πεπρωμένο τους στην πλατεία, η Μίλητος είναι το μέρος όπου για πρώτη φορά οι άντρες συζητούν συλλογικά τους δικούς τους νόμους, όπου συνεδριάζει το πρώτο κοινοβούλιο στην ιστορία του κόσμου - το Πανιώνιο, το ιερό συνάντησης των αντιπροσώπων του Ιωνίου Συνδέσμου - και όπου για πρώτη φορά οι άνθρωποι αμφισβητούν την ιδέα ότι μόνο οι θεοί μπορούν να εξηγήσουν τα ακατανόητα γεγονότα του κόσμου.
Συζητώντας τις καλύτερες αποφάσεις για την κοινότητα που μπορούν να ληφθούν. Συζητώντας μπορούμε να καταλάβουμε τον κόσμο. Αυτή είναι η τεράστια κληρονομιά της Μιλήτου, κοιτίδα της φιλοσοφίας, των φυσικών επιστημών, των γεωγραφικών και ιστορικών σπουδών.
Δεν είναι υπερβολή να πούμε ότι ολόκληρη η μεσογειακή, δυτική και στη συνέχεια σύγχρονη επιστημονική και φιλοσοφική παράδοση έχει καθοριστική ρίζα στις εικασίες των στοχαστών της Μιλήτου του 6ου αιώνα.
Αυτή η φωτεινή Μίλητος γνώρισε φρικτό τέλος λίγο αργότερα. Η άφιξη της Περσικής Αυτοκρατορίας και μια αποτυχημένη αντιαυτοκρατορική εξέγερση οδήγησαν στην άγρια καταστροφή της πόλης το 494 π.Χ. και στην υποδούλωση μεγάλου αριθμού των κατοίκων της. Στην Αθήνα ο ποιητής Φρύνιχος συνέθεσε μια τραγωδία, με τίτλο "Η κατάληψη της Μιλήτου", η οποία συγκίνησε βαθιά τους Αθηναίους, σε σημείο που απαγορεύτηκε η επανεκτέλεσή της γιατί προκαλούσε πολύ πόνο.
Όμως, είκοσι χρόνια αργότερα, οι Έλληνες αποκρούουν την περσική απειλή, η Μίλητος ξαναγεννιέται, ξανακατοικείται και επιστρέφει στο να είναι κέντρο εμπορίου και ιδεών και να εκπέμπει τη σκέψη και το πνεύμα της. Ο χαρακτήρας με τον οποίο ανοίξαμε το κεφάλαιο πρέπει να παρακινήθηκε από αυτό το πνεύμα, ο οποίος το 450 π.Χ., σύμφωνα με την παράδοση, ξεκίνησε από τη Μίλητο για τα Άβδηρα. Το όνομά του ήταν Λεύκιππος.
Γνωρίζουμε ελάχιστα για τη ζωή του. Έγραψε ένα βιβλίο με τίτλο «Η Μεγάλη Κοσμολογία». Έχοντας φτάσει στα Άβδηρα, ίδρυσε μια επιστημονική και φιλοσοφική σχολή με την οποία σύντομα συνέδεσε έναν νεαρό μαθητή του οποίου η μακριά σκιά δεσπόζει στη σκέψη όλων των εποχών: τον Δημόκριτο, (εικόνα 1.2).

Οι σκέψεις των δύο μπερδεύονται. Τα πρωτότυπα κείμενα και των δύο έχουν χαθεί. Ο Λεύκιππος ήταν ο δάσκαλος, ο Δημόκριτος ήταν ο σπουδαίος μαθητής: έγραψε δεκάδες κείμενα για κάθε γνωστικό πεδίο και έχαιρε βαθιάς εκτίμησης στην Αρχαιότητα που γνώριζε αυτά τα κείμενα. Θεωρήθηκε ένας από τους μεγάλους λόγιους. «Ο πιο λεπτός από όλους τους Αρχαίους», τον αποκαλεί ο Σενέκας. «Ποιον μπορούμε να συγκρίνουμε μαζί του όχι μόνο ως προς το μεγαλείο της νόησης, αλλά και ως προς το πνεύμα;», ρωτά ο Κικέρων. Ήταν αυτός που έχτισε τον τεράστιο καθεδρικό ναό του αρχαίου ατομισμού.
Τι είχαν ανακαλύψει λοιπόν ο Λεύκιππος και ο Δημόκριτος; Οι Μιλήσιοι κατάλαβαν ότι ο κόσμος μπορεί να κατανοηθεί με λογική. Είχαν πείσει τους εαυτούς τους ότι η ποικιλία των φυσικών φαινομένων έπρεπε να αναζητηθεί σε κάτι απλό και είχαν προσπαθήσει να καταλάβουν τι θα μπορούσε να είναι αυτό το κάτι. Είχαν συλλάβει ένα είδος στοιχειώδους ουσίας από την οποία μπορούσαν να φτιαχτούν τα πάντα. Ο Αναξιμένης, μεταξύ των Μιλήσιων, είχε φανταστεί ότι αυτή η ουσία μπορούσε να συμπιεστεί και να αραιωθεί, και με αυτόν τον τρόπο να μετατραπεί από το ένα στο άλλο από τα στοιχεία από τα οποία είναι φτιαγμένος ο κόσμος.
Ήταν ένα μικρόβιο της φυσικής, στοιχειώδες και χονδροειδές, αλλά πήγαινε στη σωστή κατεύθυνση. Χρειαζόταν μια ιδέα, μια υπέροχη ιδέα, ένα υπέροχο όραμα, για να προσπαθήσουν να προτείνουν ποια θα μπορούσε να είναι η κρυφή τάξη του κόσμου. Ο Λεύκιππος και ο Δημόκριτος είχαν αυτή την ιδέα.
Η μεγάλη ιδέα του συστήματος του Δημόκριτου είναι εξαιρετικά απλή: ολόκληρο το Σύμπαν αποτελείται από έναν ατελείωτο κενό χώρο, στον οποίο τρέχουν αμέτρητα άτομα. Δεν υπάρχει τίποτα άλλο στο Σύμπαν εκτός από αυτό. Ο χώρος είναι απεριόριστος, δεν έχει πάνω ή κάτω, δεν έχει κέντρο, δεν έχει σύνορα. Τα άτομα δεν έχουν άλλη ποιότητα εκτός από το σχήμα τους. Δεν έχουν βάρος, δεν έχουν χρώμα, δεν έχουν γεύση: «Η γνώμη μας για το γλυκό, η γνώμη για το πικρό, η γνώμη για το καυτό, η γνώμη για το ψυχρό, η γνώμη για το χρώμα: όλα στην πραγματικότητα είναι μόνο άτομα και κενό». Τα άτομα είναι αδιαίρετα, είναι οι στοιχειώδεις κόκκοι της πραγματικότητας, που δεν μπορούν να διαχωριστούν περαιτέρω και από τους οποίους όλα αποτελούνται. Κινούνται ελεύθερα στο διάστημα, συγκρούονται μεταξύ τους, αγκιστρώνονται μεταξύ τους, σπρώχνονται, τραβούν το ένα το άλλο. Παρόμοια άτομα έλκονται και συσσωματώνονται.
Αυτή είναι η δομή του κόσμου. Αυτή είναι η πραγματικότητα. Όλα τα άλλα δεν είναι παρά το παράγωγο, τυχαίο και τυχαίο γινόμενο αυτής της κίνησης και αυτού του συνδυασμού ατόμων. Από τον συνδυασμό των ατόμων παράγεται η άπειρη ποικιλία όλων των ουσιών από τις οποίες είναι φτιαγμένος ο κόσμος.
Όταν τα άτομα ενώνονται, τα μόνα πράγματα που έχουν σημασία, τα μόνα πράγματα που υπάρχουν σε στοιχειακό επίπεδο, είναι το σχήμα τους, η διάταξή τους στη δομή και ο τρόπος που συνδυάζονται. Όπως συνδυάζοντας τα είκοσι γράμματα του αλφαβήτου με διαφορετικούς τρόπους μπορείτε να αποκτήσετε κωμωδίες ή τραγωδίες, γελοίες ιστορίες ή μεγάλα επικά ποιήματα, με τον ίδιο τρόπο συνδυάζοντας στοιχειώδη άτομα κι έτσι αποκτάτε τον κόσμο στην ατελείωτη ποικιλία του. Η μεταφορά είναι από τον Δημόκριτο.
Δεν υπάρχει κανένας σκοπός, κανένας σκοπός σε αυτόν τον απέραντο χορό των ατόμων. Εμείς, όπως και η υπόλοιπη φύση, είμαστε ένα από τα πολλά αποτελέσματα αυτού του άπειρου χορού. Το προϊόν ενός τυχαίου συνδυασμού. Η φύση συνεχίζει να πειραματίζεται με σχήματα και δομές, και εμείς, όπως τα ζώα, είμαστε προϊόν τυχαίας και τυχαίας επιλογής, η οποία συνέβη σε πολύ μεγάλες χρονικές περιόδους. Η ζωή μας είναι ένας συνδυασμός ατόμων, η σκέψη μας αποτελείται από λεπτά άτομα, τα όνειρά μας είναι προϊόν ατόμων, οι ελπίδες και τα συναισθήματά μας είναι γραμμένα στη γλώσσα που σχηματίζεται από το συνδυασμό των ατόμων, το φως που βλέπουμε είναι άτομα που μας φέρνουν εικόνες . Οι θάλασσες, οι πόλεις και τα αστέρια αποτελούνται από άτομα. Είναι ένα απέραντο, ατελείωτο, απίστευτα απλό και απίστευτα ισχυρό όραμα, πάνω στο οποίο θα οικοδομηθεί αργότερα η γνώση ενός πολιτισμού.
Σε αυτή τη βάση ο Δημόκριτος έχει αρθρώσει σε δεκάδες βιβλία ένα τεράστιο σύστημα στο οποίο αντιμετωπίζονται ζητήματα φυσικής, φιλοσοφίας, ηθικής, πολιτικής και κοσμολογίας. Γράφει για τη φύση της γλώσσας, τη θρησκεία, τη γέννηση των ανθρώπινων κοινωνιών και πολλά άλλα. (Η αρχή της Μικρής Κοσμολογίας του είναι εντυπωσιακή: «Σε αυτό το έργο ασχολούμαι με όλα τα πράγματα.») Δυστυχώς όλα αυτά τα βιβλία έχουν χαθεί. Γνωρίζουμε τις σκέψεις του μόνο μέσα από τις αναφορές, τα αποσπάσματα και τις αφηγήσεις άλλων αρχαίων συγγραφέων. Η σκέψη που αναδύεται είναι ένας βαθύς, ορθολογιστικός και υλιστικός ανθρωπισμός.
Ο Δημόκριτος συνδυάζει τη μεγάλη προσοχή στη φύση, που φωτίζεται από μια ξεκάθαρη νατουραλιστική διαύγεια, όπου κάθε κατάλοιπο μυθικής σκέψης παρασύρεται, με μεγάλη προσοχή στην ανθρωπότητα και μια βαθιά σοβαρότητα στο ηθικό όραμα της ζωής, που προσδοκά τα καλύτερα μέρη κατά δύο χιλιάδες χρόνια του Διαφωτισμού του δέκατου όγδοου αιώνα. Το ηθικό ιδεώδες του Δημόκριτου είναι αυτό της ψυχικής ηρεμίας, που επιτυγχάνεται με μέτρο και ισορροπία, στηριζόμενη στη λογική, χωρίς να κατακλύζεται από πάθη.
Ο Πλάτωνας και ο Αριστοτέλης γνώριζαν καλά τον Δημόκριτο και πολέμησαν τις ιδέες του. Το έκαναν στο όνομα εναλλακτικών ιδεών, που αργότερα, για αιώνες, δημιούργησαν εμπόδια στην ανάπτυξη της γνώσης. Και οι δύο επέμειναν στην απόρριψη των νατουραλιστικών εξηγήσεων του Δημόκριτου και θέλοντας αντ' αυτού να προσπαθήσουν να κατανοήσουν τον κόσμο με σκόπιμους όρους, δηλαδή πιστεύοντας ότι ό,τι συμβαίνει, συμβαίνει με έναν σκοπό, έναν τρόπο σκέψης που θα αποδεικνυόταν πολύ αναποτελεσματικός για την κατανόηση της φύσης ή με όρους του καλού και του κακού, μπερδεύοντας ανθρώπινα θέματα με θέματα που δεν μας αφορούν.
Ο Αριστοτέλης μιλάει εκτενώς για τις ιδέες του Δημόκριτου και με μεγάλο σεβασμό. Ο Πλάτων δεν αναφέρει ποτέ τον Δημόκριτο, αλλά είναι η άποψη των σημερινών μελετητών ότι αυτό είναι επιλογή και όχι έλλειψη γνώσης. Η κριτική των δημοκριτικών ιδεών είναι υπονοούμενη σε πολλά από τα κείμενα του Πλάτωνα, για παράδειγμα στην κριτική του για τους «φυσικούς». Σε ένα απόσπασμα από τον Φαίδωνα, ο Πλάτωνας βάζει μια μομφή στο στόμα του Σωκράτη εναντίον όλων των «φυσικών», που θα αφήσει ίχνη: ο Πλάτων παραπονιέται ότι, όταν οι «φυσικοί» του εξήγησαν ότι η Γη είναι στρογγυλή, επαναστάτησε γιατί ήθελε να ξέρετε τι ήταν το «καλό» για τη Γη, ώστε το να είναι στρογγυλή θα ωφελήσει το καλό της. Ο Πλατωνικός Σωκράτης λέει ότι ήταν ενθουσιώδης με τη φυσική, αλλά στη συνέχεια απογοητεύτηκε από αυτήν:
«Σκέφτηκα ότι πρώτα θα μου έλεγε αν η Γη είναι επίπεδη ή στρογγυλή, αλλά μετά θα μου εξηγούσε την αιτία της αναγκαιότητας αυτού του σχήματος, ξεκινώντας από την αρχή του καλύτερου, αποδεικνύοντας μου ότι το καλύτερο γιατί η Γη πρέπει να έχει αυτό το σχήμα. και αν μου έλεγε ότι η Γη βρίσκεται στο κέντρο του κόσμου, θα μου έδειχνε ότι το να είμαι στο κέντρο είναι καλό για τη Γη».
Πόσο έπεσε έξω εδώ, ο μεγάλος Πλάτωνας!
Υπάρχει όριο στη διαιρετότητα;
Ο Ρίτσαρντ Φάινμαν, ο μεγαλύτερος φυσικός του δεύτερου μισού του 20ού αιώνα, γράφει στην αρχή των όμορφων εισαγωγικών μαθημάτων του στη φυσική:
"Εάν σε κάποιο κατακλυσμό επρόκειτο να καταστραφεί όλη η επιστημονική γνώση και μόνο μία πρόταση μπορούσε να μεταφερθεί στις επόμενες γενιές, ποια δήλωση θα μπορούσε να περιέχει τις περισσότερες πληροφορίες με τις λιγότερες λέξεις; Πιστεύω ότι είναι η υπόθεση ότι όλα τα πράγματα αποτελούνται από άτομα. Ένας τεράστιος όγκος πληροφοριών για τον κόσμο συγκεντρώνεται σε αυτήν την πρόταση, αρκεί να χρησιμοποιήσουμε λίγη φαντασία και σκέψη".
Ο Δημόκριτος είχε ήδη φτάσει στην ιδέα ότι τα πάντα είναι φτιαγμένα από άτομα, χωρίς να χρειάζεται όλη η σύγχρονη φυσική. Πώς το είχε κάνει; Ο Δημόκριτος είχε επιχειρήματα βασισμένα στην παρατήρηση. για παράδειγμα, φαντάστηκε (σωστά) ότι η φθορά ενός τροχού ή το στέγνωμα των ρούχων στη γραμμή, θα μπορούσε να οφείλεται στην αργή διαφυγή πολύ μικρών σωματιδίων ξύλου ή νερού. Και φιλοσοφικά θέματα. Ας εστιάσουμε στο τελευταίο, γιατί η δύναμή τους φτάνει μέχρι την κβαντική βαρύτητα.
Ο Δημόκριτος παρατηρεί ότι η ύλη δεν μπορεί να είναι ένα συνεχές σύνολο, γιατί υπάρχει κάτι αντιφατικό στην ιδέα ότι είναι. Γνωρίζουμε το επιχείρημα του Δημόκριτου γιατί το αναφέρει ο Αριστοτέλης. Φανταστείτε, λέει ο Δημόκριτος, ότι η ύλη είναι απείρως διαιρετή, δηλαδή ότι μπορεί να σπάσει σε κομμάτια άπειρες φορές. Φανταστείτε τότε να σπάσετε ένα κομμάτι ύλης σε άπειρα κομμάτια. Τι θα έμενε από αυτό;
Θα μπορούσαν να παραμείνουν σωματίδια με εκτεταμένο μέγεθος; Όχι, γιατί, αν συνέβαινε αυτό, το κομμάτι της ύλης δεν θα ήταν ακόμη απείρως κατακερματισμένο. Άρα θα πρέπει να παραμείνουν μόνο σημεία χωρίς επέκταση. Αλλά τώρα ας προσπαθήσουμε να ανασυνθέσουμε το κομμάτι της ύλης ξεκινώντας από τα σημεία: βάζοντας μαζί δύο σημεία χωρίς προέκταση δεν λαμβάνετε κάτι με επέκταση, ούτε με τρία, ούτε με τέσσερα. Όσα σημεία και να βάλεις μαζί, δεν έχεις ποτέ διάσταση, γιατί τα σημεία δεν έχουν προέκταση. Επομένως, δεν μπορούμε να πιστεύουμε ότι η ύλη αποτελείται από σημεία χωρίς προέκταση, γιατί, ανεξάρτητα από το πόσα βάλαμε μαζί, δεν θα αποκτούσαμε ποτέ κάτι με εκτεταμένη διάσταση. Η μόνη πιθανότητα - καταλήγει ο Δημόκριτος - είναι ότι οποιοδήποτε κομμάτι ύλης αποτελείται από έναν πεπερασμένο αριθμό από διακριτά, αδιαίρετα κομμάτια, αλλά το καθένα με μια πεπερασμένη διάσταση: άτομα.
Η προέλευση αυτού του λεπτού τρόπου επιχειρηματολογίας χρονολογείται από τον Δημόκριτο. Προέρχεται από το Τσιλέντο, στη νότια Ιταλία, από μια πόλη που σήμερα ονομάζεται Βέλια και τον 5ο αιώνα π.Χ. λεγόταν Ελαία, και ήταν μια ακμάζουσα ελληνική αποικία. Ο Παρμενίδης έζησε εδώ, ένας φιλόσοφος που είχε πάρει πολύ κυριολεκτικά, ίσως και υπερβολικά κυριολεκτικά, τον ορθολογισμό της Μιλήτου και τη μεγάλη ιδέα, που γεννήθηκε στη Μίλητο, ότι ο λόγος μας δείχνει πώς τα πράγματα μπορεί να είναι διαφορετικά από το πώς φαίνονται. Ο Παρμενίδης είχε εξερευνήσει ένα μονοπάτι καθαρής λογικής προς την αλήθεια, που τον οδήγησε να δηλώνει απατηλή κάθε εμφάνιση, ανοίγοντας έναν δρόμο που θα πήγαινε προς τη μεταφυσική, απομακρύνοντας σταδιακά από αυτό που αργότερα θα ονομαζόταν «φυσική επιστήμη».
Ο μαθητής του Ζήνων, επίσης από την Ελαία, είχε παρουσιάσει λεπτοφυή επιχειρήματα υπέρ αυτού του φονταμενταλιστικού ορθολογισμού, που αρνείται ριζικά την αξιοπιστία της εμφάνισης. Ανάμεσα σε αυτά τα επιχειρήματα ήταν μια σειρά από παράδοξα, τα οποία έγιναν διάσημα ως «Ζήνων παράδοξα», τα οποία επιδιώκουν να δείξουν πώς όλη η εμφάνιση είναι απατηλή υποστηρίζοντας ότι η κοινή ιδέα της κίνησης είναι παράλογη.
Το πιο διάσημο από τα παράδοξα του Ζήνωνα παρουσιάζεται ως παραμύθι: η χελώνα προκαλεί τον Αχιλλέα σε έναν αγώνα τρεξίματος, ξεκινώντας με προβάδισμα 10 μέτρων. Θα καταφέρει ο Αχιλλέας να φτάσει τη χελώνα; Ο Ζήνων υποστηρίζει ότι, λογικά, ο Αχιλλέας δεν θα μπορέσει να φτάσει τη χελώνα. Μάλιστα, πριν φτάσει σε αυτό, ο Αχιλλέας πρέπει να διανύσει 10 μέτρα και γι' αυτό θα του πάρει συγκεκριμένο χρόνο. Σε αυτό το διάστημα η χελώνα θα έχει προχωρήσει μερικά δεκατόμετρα. Για να ξεπεράσει αυτά τα δεκατόμετρα, ο Αχιλλέας θα χρειαστεί λίγο περισσότερο χρόνο, αλλά εν τω μεταξύ η χελώνα θα έχει προχωρήσει περισσότερο, και ούτω καθεξής επί άπειρον. Ο Αχιλλέας λοιπόν χρειάζεται άπειρες φορές για να φτάσει στη χελώνα, και άπειρες φορές, υποστηρίζει ο Ζήνων, είναι ένας άπειρος χρόνος. Στη συνέχεια συμπεραίνει ότι, λογικά μιλώντας, ο Αχιλλέας θα χρειαστεί άπειρο χρόνο για να φτάσει στη χελώνα, δηλαδή δεν μπορούμε να δούμε τον Αχιλλέα να φτάνει στη χελώνα. Αφού αντίθετα βλέπουμε τον Αχιλλέα να φτάνει και να ξεπεράσει όλες τις χελώνες που θέλει, προκύπτει ότι αυτό που βλέπουμε είναι παράλογο, άρα απατηλό.
Ας είμαστε ειλικρινείς: δεν είναι πειστικό. Πού είναι το σφάλμα; Μια πιθανή απάντηση είναι ότι ο Ζήνων κάνει λάθος γιατί δεν είναι αλήθεια ότι, προσθέτοντας άπειρο αριθμό πραγμάτων, αποκτά κανείς ένα άπειρο πράγμα. Σκεφτείτε να πάρετε ένα κορδόνι, να κόψετε το μισό του, μετά το μισό από το μισό και ούτω καθεξής επ' άπειρον. Στο τέλος θα λάβετε έναν άπειρο αριθμό συμβολοσειρών, ολοένα και μικρότερες, αλλά το άθροισμα των οποίων θα είναι πεπερασμένο, γιατί θα είναι πάντα τόσο μακριά όσο η αρχική συμβολοσειρά. Έτσι, ένας άπειρος αριθμός συμβολοσειρών μπορεί να δημιουργήσει μια πεπερασμένη συμβολοσειρά. ένας άπειρος αριθμός φορών μπορεί να κάνει έναν πεπερασμένο χρόνο, και ο ήρωας, ακόμα κι αν χρειαστεί να ξεπεράσει έναν άπειρο αριθμό ολοένα και μικρότερων ταξιδιών, καθένα από τα οποία διαρκεί έναν πεπερασμένο χρόνο, θα καταλήξει να πιάσει τη χελώνα σε έναν πεπερασμένο χρόνο.
Το προφανές παράδοξο φαίνεται να έχει λυθεί. Η λύση είναι η ιδέα του συνεχούς, δηλαδή η ιδέα ότι μπορούν να υπάρχουν αυθαίρετα μικροί χρόνοι, των οποίων ένας άπειρος αριθμός αθροίζεται σε έναν πεπερασμένο χρόνο. Ο Αριστοτέλης είναι ο πρώτος που διαισθάνεται αυτή τη δυνατότητα, που αναπτύχθηκε λεπτομερώς από τα σύγχρονα μαθηματικά.
Είναι όμως αυτή η σωστή λύση στον πραγματικό κόσμο; Υπάρχουν πραγματικά αυθαίρετα μικρές χορδές; Μπορούμε πραγματικά να κόψουμε μια χορδή αυθαίρετα πολλές φορές; Υπάρχουν πραγματικά απείρως μικρές στιγμές; Υπάρχουν πραγματικά απείρως μικροί χώροι; Αυτό είναι το πρόβλημα που θα πρέπει να αντιμετωπίσει η κβαντική βαρύτητα.
Σύμφωνα με μια αρχαία παράδοση, ο Ζήνων είχε γνωρίσει τον Λεύκιππο και είχε λειτουργήσει ως δάσκαλός του. Ο Λεύκιππος λοιπόν γνώριζε τις περιπλοκές του Ζήνωνα. Είχε όμως επινοήσει έναν διαφορετικό τρόπο για να τα λύσει. Ίσως, προτείνει ο Λεύκιππος, δεν υπάρχει τίποτα αυθαίρετα μικρό: υπάρχει ένα κατώτερο όριο στη διαιρετότητα.
Το Σύμπαν είναι κοκκώδες, όχι συνεχές. Με απείρως μικρά σημεία δεν θα μπορούσε ποτέ κανείς να κατασκευάσει την επέκταση (όπως στο επιχείρημα του Δημόκριτου που αναφέρει ο Αριστοτέλης, που προαναφέρθηκε).
Η επέκταση της συμβολοσειράς πρέπει να αποτελείται από έναν πεπερασμένο αριθμό αντικειμένων με τελειωμένο μέγεθος. Το καλώδιο δεν μπορεί να σπάσει επ' αόριστον. Η ύλη δεν είναι συνεχής, αποτελείται από μεμονωμένα άτομα πεπερασμένου μεγέθους. Είτε το αφηρημένο επιχείρημα είναι σωστό είτε λάθος, το συμπέρασμα -σήμερα ξέρουμε- έχει ακόμα πολλή αλήθεια. Η ύλη έχει στην πραγματικότητα ατομική δομή. Αν χωρίσω μια σταγόνα νερό στα δύο, παίρνω δύο σταγόνες νερό. Μπορώ να μοιράσω κάθε μία από αυτές τις σταγόνες ξανά, και ούτω καθεξής. Αλλά δεν μπορώ να συνεχίσω για πάντα. Σε κάποιο σημείο έχω μόνο ένα μόριο και έφτασα. Δεν υπάρχουν σταγόνες νερού μικρότερες από ένα μόνο μόριο νερού.
Πώς το ξέρουμε αυτό σήμερα; Οι ενδείξεις έχουν συσσωρευτεί στο πέρασμα των αιώνων. Πολλοί προέρχονταν από τη χημεία. Οι χημικές ουσίες αποτελούνται όλες από συνδυασμούς λίγων στοιχείων και αποτελούνται από αναλογίες (βάρους) που δίνονται με ακέραιους αριθμούς. Οι χημικοί είχαν κατασκευάσει έναν τρόπο σκέψης για τις ουσίες που αποτελούνται από μόρια που αποτελούνται από σταθερούς συνδυασμούς ατόμων. Για παράδειγμα, το νερό, H2O, αποτελείται από δύο μέρη υδρογόνου και ένα μέρος οξυγόνου.
Αλλά αυτά ήταν απλώς ενδείξεις. Ακόμη και στις αρχές του περασμένου αιώνα, πολλοί επιστήμονες και φιλόσοφοι θεωρούσαν την ατομική υπόθεση ανοησία. Μεταξύ αυτών, για παράδειγμα, ο σημαντικός φυσικός και φιλόσοφος Ερνστ Μαχ, του οποίου οι ιδέες για το διάστημα ήταν πολύ σημαντικές για τον Αϊνστάιν. Στο τέλος μιας διάλεξης του Boltzmann στην Αυτοκρατορική Ακαδημία Επιστημών στη Βιέννη, ο Mach δήλωσε δημόσια: «Δεν πιστεύω ότι υπάρχουν άτομα!». Βρισκόμαστε στο 1897. Πολλοί εξακολουθούσαν να πίστευαν, όπως ο Mach, ότι η σημείωση των χημικών ήταν απλώς ένας συμβατικός τρόπος περίληψης των κανόνων των χημικών αντιδράσεων, και όχι ότι υπήρχαν πραγματικά μόρια νερού που αποτελούνταν από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Τα άτομα δεν φαίνονται, είπαν. Και δεν θα φανούν ποτέ. Και μετά, τελικά, πόσο μεγάλο θα ήταν ένα άτομο;, ρώτησαν. Ο Δημόκριτος δεν μπόρεσε ποτέ να μετρήσει το μέγεθος των ατόμων του...
Η οριστική απόδειξη της λεγόμενης «ατομικής υπόθεσης», σύμφωνα με την οποία η ύλη αποτελείται από άτομα, έπρεπε να περιμένει μέχρι το 1905. Η οριστική απόδειξη της ατομικής υπόθεσης του Λεύκιππου και του Δημόκριτου βρέθηκε από έναν επαναστατημένο και ανήσυχο εικοσιπενταετία ηλικιωμένος που είχε σπουδάσει φυσική, αλλά δεν μπορούσε να βρει δουλειά ως φυσικός, και έτσι τα κατάφερε δουλεύοντας ως υπάλληλος στο γραφείο διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας στη Βέρνη. Θα μιλήσω πολύ για αυτόν τον νεαρό στο υπόλοιπο βιβλίο, καθώς και για τα τρία άρθρα που έστειλε το αγόρι το 1905 στο πιο διάσημο περιοδικό φυσικής της εποχής, το Annalen der Physik. Το πρώτο από αυτά τα άρθρα περιέχει την οριστική απόδειξη ότι υπάρχουν άτομα και υπολογίζει το μέγεθος των ατόμων, κλείνοντας οριστικά το πρόβλημα που άνοιξαν ο Λεύκιππος και ο Δημόκριτος είκοσι τρεις αιώνες νωρίτερα.
Το όνομα του εικοσιπεντάχρονου αγοριού είναι, προφανώς, Άλμπερτ Αϊνστάιν (εικόνα 1.3).
